硫对煤直接液化反应性影响及其迁移机制
李攀钰
杨赫
李扬
靳立军
胡浩权
大连理工大学 化工学院,辽宁 大连 116024
摘要：为探究硫在煤直接液化反应中的作用,基于L9(34)正交实验设计,考察初压、温度、H2S在H2S/H2 混合气中体积分数、硫/铁(S/Fe)物质的量比等因素对上湾煤在铁基催化剂下直接液化的煤转化率、油产率、油中硫质量分数、氢耗率等的影响.结果表明:温度对油产率的影响最显著,从420～470℃油产率提高 19.0%;H2S的加入可使氢耗率略有降低,油和气产率提高,但同时使油中硫质量分数增大;当H2S从 0 提高到 1.0%时,氢耗率降低 0.3%,油中硫质量分数从 0 提高至 0.9%;S/Fe物质的量比在合适范围内可提升油产率,S/Fe物质的量比为 0.8 时油产率比S/Fe为 1.6 时高 3.6%,比不加硫高 7.2%.煤液化过程加入的单质硫大多迁移至四氢呋喃不溶物(即液化残渣,THFI),S/Fe物质的量比不为0 时THFI中硫质量分数普遍高于 2%.在正交实验基础上,进一步研究了纯氢气氛下不同S/Fe物质的量比、恒定S/Fe物质的量比下不同H2S体积分数的液化过程,从硫元素在油、沥青烯的分布情况,结合产物红外光谱表征、总自由基浓度测定,推测H2S、单质硫的作用机制及液化反应中硫的迁移规律.发现THFI总自由基浓度与油产率、氢耗率存在一定程度的关联,S/Fe物质的量比为 1.2 时油产率最高,与此相对应的THFI总自由基浓度存在极小值;H2S体积分数为 0.25%时氢耗明显增大,对应的THFI、沥青烯总自由基浓度亦有明显变化.H2S易作用于油与沥青烯的前驱体,并促进重质组分向轻质组分的转化,单质硫过量时也能与沥青烯前驱体作用.在煤直接液化过程中,H2S、单质硫的共同点是促进气相供氢,而对沥青烯官能团结构影响不明显.
关键词：煤直接液化硫化氢单质硫硫迁移正交实验
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TK114(热能、热力工程)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFB4101300)中国神华煤制油化工有限公司揭榜挂帅资助项目(MZYHG-22-02)
论文发表日期：2025-03-31
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 148-156 )
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